Cientistas descobrem uma ligação surpreendente entre o chumbo e a evolução humana
Um esforço de pesquisa internacional de grande escala está reformulando a crença amplamente mantida de que a exposição ao chumbo é um problema principalmente moderno. As novas descobertas mostram que os primeiros ancestrais humanos entraram em contato com o chumbo repetidamente por mais de dois milhões de anos, sugerindo que esse metal tóxico pode ter desempenhado um papel inesperado na formação da evolução dos cérebros hominídeos, do comportamento e, possivelmente, da linguagem.
O estudo — publicado na Science Advances — também oferece uma nova perspectiva sobre por que os humanos modernos acabaram superando os neandertais. Organoides cerebrais cultivados em laboratório com variantes genéticas de neandertais reagiram de forma mais intensa ao chumbo do que organoides com genética humana, indicando que os neandertais podem ter sido mais vulneráveis aos efeitos neurológicos do chumbo.
Pesquisadores do Grupo de Pesquisa em Geoarqueologia e Arqueometria (GARG) da Southern Cross University (Austrália), do Departamento de Medicina Ambiental da Icahn School of Medicine no Mount Sinai Hospital (Nova York, EUA) e da Escola de Medicina da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD, EUA) combinaram química de fósseis, experimentos com organoides cerebrais e genética evolutiva para descobrir como o chumbo influenciou a história dos hominídeos.
Evidence of Ancient Lead Exposure in Fossil Teeth
Por muitos anos, a toxicidade do chumbo foi considerada intimamente relacionada à indústria humana, incluindo fundição, mineração e o uso de gasolina e tintas com chumbo. Essa visão mudou quando os pesquisadores analisaram 51 dentes fósseis de uma variedade de hominídeos e grandes primatas, incluindo Australopithecus africanus, Paranthropus robustus, early Homo, neandertais e Homo sapiens. Os dentes mostraram traços químicos claros de exposição intermitente ao chumbo que remontam a quase dois milhões de anos.
A geociência de ablação a laser de alta precisão realizada nas instalações do GARG da Southern Cross University (localizada em Lismore, NSW) e nos laboratórios de Exposomics do Mount Sinai revelou distintas ‘faixas de chumbo’ no esmalte e na dentina. Essas faixas se formaram durante a infância e indicam períodos recorrentes de ingestão de chumbo provenientes de fontes ambientais (como água poluída, solo ou atividade vulcânica) ou de chumbo armazenado nos ossos do corpo e liberado durante períodos de estresse ou doença.
“Nossos dados mostram que a exposição ao chumbo não foi apenas um produto da Revolução Industrial — ela fez parte da nossa paisagem evolutiva,” disse o Professor Renaud Joannes-Boyau, chefe do grupo de pesquisa GARG da Southern Cross University.
“Isso significa que os cérebros de nossos ancestrais se desenvolveram sob a influência de um potente metal tóxico, que pode ter moldado seu comportamento social e habilidades cognitivas ao longo de milênios.”
How Lead Interacted With Early Brain Development
Para entender o impacto funcional dessa exposição, a equipe estudou organoides cerebrais humanos, que servem como modelos simplificados, cultivados em laboratório, do desenvolvimento cerebral inicial. Eles testaram como o chumbo afetava duas versões de um gene chave de desenvolvimento conhecido como NOVA1, que regula a expressão gênica sob exposição ao chumbo durante a neurodesenvolvimento. A versão moderna do NOVA1 difere da variante encontrada em neandertais e outros hominídeos extintos, embora a razão para essa mudança evolutiva fosse anteriormente incerta.
Organoides contendo a variante NOVA1 semelhante a de neandertal mostraram interrupções substanciais em neurônios que exprimem FOXP2 no córtex e tálamo quando expostos ao chumbo. Essas regiões do cérebro são essenciais para o desenvolvimento da linguagem e fala. Organoides com o gene NOVA1 da linhagem humana moderna mostraram muito menos interrupção.
“Esses resultados sugerem que nossa variante NOVA1 pode ter oferecido proteção contra os efeitos neurológicos prejudiciais do chumbo,” disse a Professora Alysson Muotri, professora de Pediatria/Medicina Celular e Molecular e diretora do Centro de Pesquisa em Células-Tronco do Instituto Sanford da UC San Diego.
“É um exemplo extraordinário de como uma pressão ambiental, neste caso, a toxicidade do chumbo, poderia ter conduzido a mudanças genéticas que melhoraram a sobrevivência e nossa capacidade de comunicação usando linguagem, mas que agora também influenciam nossa vulnerabilidade à exposição moderna ao chumbo.”
Genetic Insights Into the Rise of Modern Humans
Dados genéticos e proteômicos do estudo mostraram que a exposição ao chumbo em organoides com variantes genéticas arcaicas interrompeu múltiplas vias relacionadas ao neurodesenvolvimento, comunicação e comportamento social. As interrupções em FOXP2 são especialmente notáveis devido ao papel bem estabelecido do FOXP2 na fala e na linguagem. Esses resultados sugerem que a pressão de longo prazo de toxinas ambientais pode ter direcionado traços cognitivos e comunicativos por diferentes caminhos evolutivos em humanos modernos e neandertais.
“Este estudo mostra como nossas exposições ambientais moldaram nossa evolução,” disse o Professor Manish Arora, professor e vice-chefe de Medicina Ambiental.
“Da perspectiva da competição entre espécies, a observação de que exposições tóxicas podem oferecer uma vantagem de sobrevivência geral apresenta um novo paradigma para a medicina ambiental, para examinar as raízes evolutivas de distúrbios ligados a exposições ambientais.”
What Ancient Lead Exposure Means for Us Today
Embora a exposição moderna ao chumbo esteja principalmente ligada a atividades industriais, continua a representar uma ameaça séria à saúde, especialmente para crianças. As novas descobertas mostram que a suscetibilidade humana ao chumbo pode estar profundamente enraizada em nosso passado evolutivo e moldada por interações entre genes e condições ambientais.
“Nosso trabalho não apenas reescreve a história da exposição ao chumbo,” acrescentou o Professor Joannes-Boyau, “mas também nos lembra que a interação entre nossos genes e o ambiente tem moldado nossa espécie por milhões de anos e continua a fazê-lo.”
A pesquisa utilizou dentes fósseis da África, Ásia, Europa e Oceania, empregando mapeamento geochemical detalhado para rastrear episódios de ingestão de chumbo na infância. Paralelamente, organoides cerebrais contendo genes NOVA1 modernos ou arcaicos foram usados para estudar como o chumbo afetou o desenvolvimento cerebral, com atenção particular ao FOXP2, um gene central para a linguagem. Análises genéticas, transcriptômicas e proteômicas foram combinadas para construir uma compreensão abrangente de como o chumbo pode ter influenciado a evolução da cognição e do comportamento social dos hominídeos.
